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欧洲杯升降舞台的设计doc

  前 言 本次毕业设计是我们大学四年的最后一次设计,同时也是对大学生四年来所学 摘 要 本次毕业设计是关于液压升降舞台的设计。首先对液压升降舞台作了简单的概述;接着分析了液压升降舞台的选型原则及计算方法;然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计;接着对所选择的液压升降舞台各主要零部件进行了校核。最后简单的说明了液压升降舞台的安装与维护。目前,液压升降舞台正朝着长距离,高速度,低摩擦的方向发展,近年来出现的液压升降舞台就是其中的一个。在液压升降舞台的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造液压升降舞台过程中存在着很多不足。 Abstract The design is a graduation project about the hydraulic pressure lift proscenium. At first, it is introduction about hydraulic pressure lift proscenium. Next, it is the principles about choose component parts of hydraulic pressure lift proscenium. After that t hydraulic pressure lift proscenium abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts of hydraulic pressure lift proscenium. At last, it is explanation about fix and safeguard of hydraulic pressure lift proscenium. Today, long distance, high speed, low friction is the direction of hydraulic pressure lift proscenium’s development. Hydraulic pressure lift proscenium is one of them. At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of hydraulic pressure lift proscenium。 的知识系统总结和综合应用。现在我们已经进入大学学习的最后阶段,毕业设计作为本科学习最重要的组成部分之一,它能提高我们发现、分析、解决问题的能力,综合检验和巩固我们所学知识,同时又是对我们大学四年所学知识的全面复习,更是向我们以后即将从事的专业性工作的正常过渡。我们可以紧紧抓住这个机会认真学习并搞好毕业设计,众所周知,它对我们即将走上工作岗位或者更进一步深造有非常重要的意义。它将把我们过去的理论学习引向一个更高、更深的层次,也就是参加工作,可以说我们在做一次过渡性的尝试。 毕业设计是我在接受高等教育中的最后一次综合性的实践学习,是实现学生综合运用知识的能力,是实现培养目标、培养学生专业工作能力、提高学生综合素质的重要手段。当然,毕业设计成果的质量,也是学生毕业资格认定的一个重要依据,是对学校人才培养效果的全面检验,是学校教育教学质量评价的重要内容。 毕业设计的目的主要是:(1)培养学生创造性地综合运用所学基本理论和技能,独立完成本专业范围内工程设计或实验分析的专业工作能力;调查研究、收集处理信息和查阅文献的能力(4)语言表达和撰写科技报告(论文)的能力;(5)培养学生的效益意识、全局观念和团队协作精神。毕业设计教学基本要求思想道德素质教育、业务素质教育、文化素质教育于一体注重学生素质的全面提高,以达到培养目标的基本要求;注重培养学生严肃认真的工作态度、勤奋钻研的优良学风和独立工作能力注重开发学生的创新精神和创造能力,实现毕业设计的教学目的。 图2-1升降舞台平面图 2.3液压升降舞台的方案的确定 2.3.1升降舞台液压系统 升降舞台液压系统是为剧场配套而设计制造的。其升降功能由4根液压缸顶升叉架完成,4根液压缸的同步由带补正装置的同步回路完成。升降台是液压系统的重要应用领域,升降台液压系统也是比较成熟的技术,但此套大型系统与常规的小型升降台系统相比有其特殊性,不能简单套用,必须解决好以下问题: (1)保证动作平稳,舞台上载重量变化很大,且液压缸在升降过程中随叉架角度变化较大,因此液压缸负载变化较大,液压系统必须要能克服负载变化对速度产生的影响,确保机构无冲击地平稳运行; (2)根据舞台承受的动静载荷、速度要求,经过计算,得出上升过程中液压缸无杆腔工作压力约为1~3 MPa,单根液压缸理论流量为32.7~39.5L/min; (3)下降过程主要靠自重,但必须加以控制,尤其是如此大型的设备,一旦失控极其危险。 2.3.2 常用升降机构比较 (1)液压升降台 采用液压技术,升降平稳、噪音低。 (2)垂直丝杠升降台 采用丝杠传动方式,实现双层台面的升降。根据需要可多块组成升降台群,能在行程范围内组成不同的台阶,满足会议和演出的需要,是在舞台上搭设亭、台、楼、阁的理想道具。 (3)水平丝杠升降台 该结构的升降台具有土建量小、所需基坑浅、行程大,运行平稳,噪音低定位准确、造价低等优点。采用水平丝杠传动,通过剪叉结构实现台面的升降运动,在行程范围内可任意停止。 (4)链条式升降台 有良好的导向机构,保证设备运行时无倾斜。 (5)齿轮齿条式升降台 传动精确,造价高。 (6)螺旋器升降台 具有普通升降台的全部功能,主要特点是设备占用基坑小,行程大。设备高度仅200一500 mm行程可达14 m。当舞台建在2层以上的建筑物时因空间受到限制时尤为适合。 2.3.3 升降台机构形式 如图1所示,采用剪叉结构达到放大行程的效果,而且要求基坑较浅,从而可节约投资。液压缸左右对称布置,工作时总体水平方向所受合力为零;使得台面水平方向不发生运动,只是垂直方向的往复运动。上下方向设置有高低位行程开关,可保证升降高度。 2.3.4 台面结构 如图2所示,该台面采用析架机构可满足整体刚度的要求,保证人踩上去不会产生晃动和脚底不实的感觉。当台面比较窄时,可并列设置2组彬架;当台面比较宽的时候,要采用多个并列;一般情况下间距为400一500 mm。 基于以上分析,本设计主要是对舞台升降技术中的1种形式的液压升降台进行设计。 3单层升降舞台液压系统的设计计算(左侧) 3.1单层升降舞台水平运动部分设计 3.1.1 确定液压系统的工作要求 总体要求: (1)要求单层升降台的伸出与缩回采用“快进—慢速接近—快退”的动作循环。 (2)严格保证多缸的动作同步。 (3)在单层和三层的下降回路中应保持平衡,使下降平稳。 (4)各动作顺序有相应的互锁关系,以保证 根据升降舞台的动作顺序确定该系统的工作循环为:快速前进—工作进给—快速退回—原位停止。根据具体工作要求计算得出,快速进退时的速度约为4500mm/min(0.075m/s)。工作时的进给速度应为20~120mm/min(0.0003~0.02m/s)范围内作无极调速运动部件的行程为4000mm,其中工作行程为3050mm。运动部件的自身重力为0.6t,启动换向时间为Δ=0.05s,采用水平放置的平行导轨静摩擦系数 =0.2,动摩擦系数为=0.1。 3.1.2 分析液压系统的工况 计算液压缸在工作行程各阶段的负载 启动加速阶段: (+)/ N 工进阶段: N 快进或快退阶段: 653.3N 将液压缸在各阶段的速度与负载值列于表一中 表3-2 液压缸在各阶段的速度与负载 阶 段 速度v/(m/s) 负载F/N 启 动 加 速 0.075 2306.67 工 进 0.0003~0.002 6553.3 快 进 快 退 0.075 6553.3 3.2单层升降舞台垂直部分的设计 3.2.1确定液压系统的工作要求 根据工作要求,确定该系统的工作循环为工进-工退-原位停止。根据具体加工要求就计算得出:工作进给时的速度应在20~120mm/min(0.0003~0.002m/s)范围内作无极调速,运动部件的最大行程为3m,其中工作行程为2m。运动部件的自身 重为0.6t,启动换向时间为?t=0.05?t=0.05。系统竖直放置的垂直导轨的静摩擦系数 =0.2,动摩擦系数为=0.1。 3.2.2 分析液压系统的工况 工进阶段: F===6553.3N 工退阶段: F==6553.3N 表3-3 液压系统在各阶段的速度和负载 阶段 速度v/(m/s) 负载F/N 工进 0.0003~0.002 6553.3 工退 0.0003~0.002 6553.3 3.3确定液压缸的主要参数 1.初选液压缸的工作压力 根据计算得出各阶段负载值的最大值,曲液压缸的工作压力为0.3MPa。 2.确定液压缸的主要结构参数 最大负载启动加速阶段负载:N,求得 m 根据液压缸内径系列将所计算的值圆整为标准值,取mm。 为实现快进与快退速度相同,采用差动连接。则,所以 mm 查得,符合活塞杆标准直径系列,由mm, mm。算 出液压缸无杆腔有效工作面积为cm2,有杆腔有效工作面积为 工作进给采用调速阀调速,调速阀最小稳定流量,工进速度 则 能满足低速稳定性要求。 3.计算液压缸得工作压力 流量和功率 (1)计算工作压力 根据有关资料,系统的背压在0.5~0.8MPa范围内选取。暂定:工进的背压 =0.8MPa;快速时背压=0.5MPa。液压缸在工作循环各阶段的工作压力P按 下面的公式计算得出。 工作进给阶段: MPa 快速退回阶段: MPa 差动快进阶段: MPa (2)计算液压缸的输入量 根据快进快推速度0.075m/s,计算液压缸各阶段所应输入的流量。 工进阶段: m3/s L/min 快退阶段: cm2/s、 =18L/min 快退阶段: -) =0.00029cm2 /s =17.3L/min (3)计算液压缸的输入功率 工进阶段: P=pQ=0.49×16=7.84W=0.00784kW 快退阶段: P=pQ=1.11×0.3×1000=33W=0.333kW 快进阶段: P=pQ=0.69×0.23×1000=200.1W=0.2kW 将以上计算得出的压力,流量和功率值列在表三中 表3-4压缸在各工作阶段的压力,流量和功率 阶段 工作压力P/MPa 输入流量Q/(L/min) 输入功率P/kW 工进阶段 0.49 0.94 0.00784 快速退回 1.11 18 0.333 快速前进 0.69 17.3 0.2 3.4 拟定液压系统原理图 图3-1左侧液压缸工作示意图 3.5 选择液压元件 1. 选择液压泵 已知液压缸的工作压力在快退阶段最大。设进油路压力损失∑?p=0.5MPa,则液压泵的最高工作压力为: MPa 将表二中的流量值代入公式中,(其中为系统的泄漏修正系数,一般取为=1.1~1.3)分别求出快进及工进阶段的供油量。 快进快退时泵的供油量为: =1.1×18L/min=19.8L/min 工进时泵的流量为: =1.1×0.94L/min=1.04L/min 考虑到节流调速系统中,溢流阀的性能特点。应加上溢流阀稳定工作时的最小溢流量一般取为3L/min。 选择=25ml/min的TB1型的单联叶片泵,额定转速=960r/min。则泵的额定流量为: ==25×960×0.9×0.001 L/min =21.62L/min 由表二看出,快退阶段的功率最大。所以根据快退阶段功率计算电动机功率。设快退时进油路的压力损失??p=0.21MPa。液压泵的总效率为p=0.7,则电动机功率为: = =673w 查电动机产品样本,选用Y901-6型异步电动机P=1.11W,n=910r/min 图3-2液压泵站示意图 2. 选择液压阀 根据所画液压系统图,计算分析通过各液压阀的最大油压和最大流量,选择各液压阀的规格型号。 表3-4 液压元件的规格型号 序 号 元件名称 通过流量Q/(L/min) 规格型号 12 三位五通电磁换向阀 38 3SEF3Y-E10B 14 压力继电器 DP-63B 10 调速阀 13.82 AF3-Ea10B 11 背压阀 0.48 YF3-10B 3. 选择辅助元件 油管内径可参照所接元件的接头尺寸确定,也可以根据管路的允许流速计算。 系统采18mm×1.6mm无缝钢管。 油箱容量定位: =(5~7)×19=95~133L 3.6 液压系统性能的验算 3.6.1 系统压力损失计算 (1)快速退回时 快速退回阶段的流量最大,并且液压缸有杆腔进油,故回油流量最大,是进油量的1/c倍,即:1/C=1/0.44=2.27倍,进回油路压力损失应分别计算。 1)进油路 已知:管长≈2m;流量Q=1050cm2/s=62.9L/min;管径d=32mm;粘度v=0.20m2/s;密度ρ=900kg/m2。单向阀一个,=0.2MPa;换向阀一个,=0.2MPa;单向顺序阀(反向流)一个,=0.2MPa;直角弯头一个,=1.12。 由此可算得: 流速 v===131cm/s=1.31m/s 雷诺数 Re= = =2096,属层流; 沿程阻力系数 λ= =0.036 沿程压力损失 ===0.002MPa 局部压力损失 =? = + =0.14MPa 进油路总压力损失: =+=0.002+0.14=0.142MPa 2) 回油路 已知:流量Q===2386cm3=143L/min;管长l≈1m;换向阀一个, =0.2MPa;直角弯头一个,=1.12;其余与进油路一样。 由此可算得: 流速 =297cm/s=2.97m/s 雷诺数 4752,紊流; 沿程阻力系数 λ=0.3164Re?=0.3164×4752-=0.038 沿程压力损失 =4713.7Pa=0.0047MPa 局部压力损失 =+ = =0.12MPa 回油路总压力损失 =+=0.0047+0.12=0.125MPa (2)慢速折弯时 从快速退回行程的压力损失计算可看出,沿程压力损失与局部压力损失相比很小。在慢速折弯行程,流量更小,使得沿程压力损失更小,故可忽略不计,只考虑局部压力损失。 进油路: 已知:流量Q=542cm2/s=32.5L/min;其余与前相同。 由此可算得: 进油路压力损失为 = + ?+ + =0.2×+0.2× + =0.03MPa 2) 回油路 已知:流量Q=542×0.44=238cm2/s=14.28L/min,单向顺序阀(正向流),=0.3,其余从前。 由此可算得: 回油路压力损失为: = =++ =0.2×+ +0.3× =0.004MPa 3) 系统压力的调节 对工作行程(慢速折弯)时系统压力的调节如下: 安全阀调节压力为 ++ =+0.004× =Pa=24.35MPa 单向顺序阀调节压力为: P- =-4000=0.75×Pa=0.75MPa 3.6.2 系统发热及温升计算 1)发热量估算 从整个工作循环看,功率变化较大,计算平均发热量。从速度循环图可近似计算各阶段的时间: 快速下降 ≈=7.85s; 慢速折弯 启动时初压 ==1.25s 终压 ===0.83s 快速退回 ==3.77s 循环周期 T=+++ =7.85+1.25+0.83+3.77 =13.7s 从功率循环图可求出各阶段液压缸的输出功率。但应扣除液压缸的机械效率因 素的影响,因功率循环图是液压缸的输入功率的变化规律。 快速下降 ≈0 慢速,初压 ≈ ==0.3kW 终压 该段较复杂,可从速度,负载循环图来求均值: =Fv =(1000000+5×10000)×(0.012+0)×2×2 =3150w=3.15kw 快速退回≈0.87=0.87×0.91=0.79kW 从压力,流量循环图求各阶段液压泵输入流量。 快速下降:=1.1×62=68.2L/min=1137cm2/s =+=0+0.142=0.14MPa (近似用快退工况压力损失数据) ===187W 慢速折弯,初压 ==1.1×32.5=35.75L/min=596cm2/s ==0.61+0.04=0.65MPa ===456W 终压 = ==17.88L/min=298cm2/s = =12.76+0.03=12.8MPa ==4488W 快速退回: = =0.83+0.142=0.97MPa = =1.1×62.9=62.19L/min=1153cm2/s ==1316W 系统的发热量为: H=[(-)+(-)+(-) +(-)]/T =[(0.187-0)×7.85+(0.456-0.3)×1.25+(4.488-3.15)×0.83 +(1.316-0.79)×3.77] /13.7 =0.347kW 2)系统热平衡温度计算 设油箱边长比为1:1:1~1:2:3范围,油箱散热面积为 A=0.065V=0.065×378=3.4m2 假定自然通风不好,取油箱散热系数为 =0.008Kw/m2 室内环境温度为30摄氏度,系统热平衡温度为 =+ =30+=43 满足≤[t]=50,油箱容量合适。 4升降舞台三层液压系统的设计计算 4.1确定液压系统的工作要求 根据工作要求,确定该系统的工作循环为工进-工退-原位停止。根据具体加工要求就计算得出:工作进给时的速度应在20~120mm/min(0.0003~0.002m/s)范围内作无极调速,运动部件的最大行程为3m,其中工作行程为2m。运动部件的自重 为0.6t,启动换向时间为=0.05=0.05。系统竖直放置的垂直导轨的静摩擦系数 =0.2,动摩擦系数为=0.1。 4.2 分析液压系统的工况 工进阶段: F===6553.3N 工退阶段: F==6553.3N 表4-1 液压系统在各阶段的速度和负载 阶段 速度v/(m/s) 负载F/N 工进 0.0003~0.002 6553.3 工退 0.0003~0.002 6553.3 4.3确定液压缸的主要参数 1.初选液压缸的工作压力 根据计算得出各阶段负载值的最大值,并参照同类升降舞台取液压缸工作压力为0.7MPa。 2.确定液压缸的主要结构参数 最大负载为工进阶段负载F=6553.3N,求得 D===0.11m=110mm 根据液压缸内径系列将所计算的值圆整为标准值,取D=110mm。 为规定工进与工退速度相同采用差动连接,则d=0.7D,所以 d=0.7×110=77mm 根据液压缸内径系列将所计算的值圆整为标准值。 取d=80mm。 由D=110mm d=80mm算出液压缸无杆腔有效工作面积为 ===50.24cm2 工作进给采用调速阀调速,查产品样本调速阀的最小稳定流量=0.05L/min 工进速度=20mm/min ,则 ==25cm2 能满足低速稳定性要求。 3.计算液压缸的工作压力 流量和功率 1)计算工作压力 根据有关资料,系统的背压在0.5~0.8MPa范围内选取。暂定:工进时背压=0.8MPa;液压缸在工组循环各阶段的工作压力P按下面的公式计算得出。 工作进给阶段: =+ =+=1.1MPa 工作退回阶段 =+=+94.99×0.5××50.24 =2.3MPa 2)计算液压缸的输入流量 根据最大工进 工退速度V=0.002m/s。计算液压缸各阶段所应输入 的流量。 工进阶段: ==94.99×0.0001×0.002=0.02×0.001m/s=1.2L/min 工退阶段: ==94.99×0.0001×0.002=0.02×0.001m/s=1.2L/min 3)计算液压缸的输入功率 工进阶段 ==1.11×0.02×1000=22.2W=0.0222kW 工退阶段 ==1.11×0.02×1000=22.2W=0.0222kW 将以上计算得出的压力 流量和功率值列于表二中 表4-2 液压缸在各工作阶段的压力 流量和功率 阶段 工作压力P/Ma 输入流量Q/(L/min) 输入功率P/kw 工作进给 1.11 1.2 0.0222 工作退回 1.11 1.2 0.0222 4.4 拟定液压系统原理图 竖直升降液压系统原理图 4.5 选择液压元件 1.选择液压泵 已知:液压缸的工作压力在工作进给阶段最大。设进油路压力损失=0.5MPa,则液压泵的最高工作压力为 ≥+=(1.11+0.5)MPa=1.61MPa 在泵的最高工作压力上,则考虑再加上25%的压力储备,所以泵的额定压力应 为 =1.61+1.11×25%=1.88MPa 将表4-2中的流量值代入公式≥中(其中k为系统的泄漏修正系数,一般取为=1.1~1.3)分别求工进与工退阶段的供油量。 工进时泵的流量为: ≥=1.1×1.2=1.32L/min 工退时泵的流量为: ≥=1.1×1.2=1.32L/min 考虑到节流调速系统中溢流阀的性能特点,应加上溢流阀稳定工作时的最小溢流量。溢流量一般取为3L/min。 查产品样本选用排量为V=6ml/r的PB1型的单联叶片泵。则泵的额定流量为: ==6×0.001×960×0.9=5.18L/min 设工进时进油路的压力损失为=0.2MPa,液压泵的总效率为=0.7,则电动机的功率为: = ==161.57W 查电动机设计手册,选用YB801-24的异步电动机p=0.55k n=1390 r/min 。 液压泵站工作原理图 2.选择辅助元件 油箱内径可参照所接元件的接头尺寸确定,也可以根据管路的允许流速计算。本系统采用18mm×1.6mm无缝钢管。 油箱容量定为: =(5~7)×6=30~42L 4.6 液压系统性能验算 1 系统压力损失估算 1)快进时液压缸差动连接,进油路压力总损失为 =+ + =0.2×+0.5×+0.3× 有杆腔与无杆腔的压力差: =- =0.5×+0.2×+0.3× =0.046+0.029+0.199 =0.274MPa 2)工进 进油路的总损失为: =0.5×+0.5×+0.3× =0.8MPa 液压缸回油腔的压力P2为 =0.5×+0.6+0.3×=0.637MPa 考虑到压力继电器的动作压力比系统工作压力髙0.5MPa,因此溢流阀的调定 压力为: + + =3.75+0.5×+0.5+0.5 =4.75MPa 3)快退 进油路压力总损失为: =0.2×+0.5×=0.082MPa 回油路总压力损失为: =0.2×+0.5× +0.2× =0.592MPa 则快退阶段,液压泵的工作压力Pp为 =+=(1.5+0.082)=1.582MPa 2 温升验算 以工进时的消耗功率计算温升。 工进时,液压缸的有效功率为: ==0.0278kW 发热功率=0.556-0.0278=0.529kW 油箱散热面积 A=6.5V=2.85温升==22.8 式中,取散热系数。温升在允许的范围内,可不设冷却装置。 升降舞台总体液压系统原理图 5液压系统的设计与分析 拟定液压系统原理图是整个液压系统设计中最重要的一环节,它的好坏从根本上影响整个液压系统。因此本次设计中对有些回路考虑了多个方案并进行了分析比较。 5.1液压回路的选择 5.1.1 确定供油方式 根据前几节的工况分析,在本设计中选用限压式变量叶片泵和蓄能器联合供油的方式,蓄能器在系统中作为应急能源,限压式变量叶片泵可根据系统的负载变化自动调节输出流量具有降低能源消耗、限制油液温升的特点,还具有自吸能力好、输出压力脉动小、对污染敏感度小、噪声低,但粘度对效率的影响较大结构复杂、功率损失大、价格较贵。 5.1.2 确定调速方法 调速方法有节流调速、容积调速和联合调速。在本设计中选用选用限压式变量叶片泵和调速阀组成的容积节流调速回路,容积节流调速回路由变量泵供油,用流量阀改变进入液压缸的流量,以实现工作速度的调节,这时泵的供油量自动与液压缸所需的流量相所适应。这种回路的特点是效率高、发热小(比节流调速)速度稳定性(比容积调速回路)好。常用于调速范围大的中、小功率场合。 5.1.3速度换接回路的选择 速度换接回路的形式常用行程阀或电磁阀来实现。行程阀具有换接平稳、工作可靠、换接位置精度高,电磁阀具有结构简单、控制灵活、调整方便。在本设计中的快进回路与慢速接近回路的换接是采用了由行程开关控制的电磁换向阀,具有换接位置精度高、换接灵活的优点。 5.1.4换向回路的选择 根据执行元件对换向性能的要求选择换向阀机能和控制方式。在本设计中多采用电磁换向阀实现回路的换向,它具有操作方便、便于布置、低速换向的特点,在泵的卸荷回路中采用了手动换向阀。 5.1.5压力控制回路的选择 本设计中采用了容积节流调速,常用溢流阀组成限压、安全、保护回路。 5.1.6其他回路的分析与选择 根据升降舞台的要求,本设计中选用了多缸同步回路、顺序动作回路、平衡回路、琐紧回路和卸荷回路等。欧洲杯在选择中对同步回路和顺序动作回路做了详细的分析。 (1)多缸同步回路: 同步回路是保持两个或两个以上的液压缸在运动中保持相同的位移或相同的速度,常用的有:(a)带补偿措施的串联液压缸同步回路;(b)调速阀控制的同步回路,;(c)机械连接同步回路,。 (a)带补偿措施的串联液压缸同步回路 在这个回路中液压缸1的有杆腔面积与液压缸2的无杆腔面积相等便可以实现两液压缸的升降同步。为了保证严格同步,采用取补偿措施以避免误差的累积,在每一次下行运动中能消除同步误差。其原理为:当换向阀1左位工作时,两缸下行,若缸2的活塞先运动到底,它就触动行程开关a使电磁铁3YA通电,压力油经阀2的左位向缸一的有杆腔补油,推动活塞继续运动到底,误差即被消除;若缸一先运动到底则触动行程开关b使电磁铁4YA通电,压力油经阀二的右位,控制压力油使液控单向阀3打开,缸2无杆腔的油液经液控单向阀3和阀2回油箱,使活塞继续运行到底。这种串联式的同步回路只适用于负载较小的液压系统,能保证严格同的步。 (b) 调速阀控制的同步回路 在这个回路中,两个调速阀分别调节两液压缸活塞的运动速度,仔细调整两个调速阀的开口可使两液压缸在同一个方向上实现速度同步。这种同步回路的结构简单并且速度可调,但是由于油温变化及调速阀性能差异等影响,显然这种回路不易保证位置同步,且调整麻烦,速度同步精度也比较低,一般在5%~7%左右。 (c) 机械连接同步回路 其特点是:回路结构简单、工作可靠,但只适用于两缸载荷相差不大的场合,连接应具有良好的导向结构和刚性,否则,回出现卡死现象。 根据以上分析,在本设计中对同步精度要求较高,所以选用a方案。 (2) 顺序动作回路: 常用的顺序动作回路可分为压力控制、行程控制和时间控制三类,其中前两类应用的较多。 (a)压力控制的顺序动作回路: 压力控制就是利用液压系统工作过程中的压力变化来使执行件按顺序先后动作,这是液压独具的控制特性。压力控制的顺序动作回路一般用顺序阀或压力继电器来实现。在本设计中采用的顺序阀控制的顺序动作回路,其优点在于动作灵敏安装连接方便。 (b) 用行程控制的顺序动作回路 行程控制就是利用执行元件运动到一定位置时发出控制信号,使下一个执行元件开始动作。行程控制可利用行程阀和行程开关来实现。利用行程阀实现的顺序动作回路可靠,但动作顺序一旦确定再改变就困难,且管道长、布置麻烦。 5.1.7 舞台升降液压系统工作原理 该系统采用变量叶片泵和蓄能器联合供油的方式,液压泵为限压式变量叶片泵,最高工作压力为6.3。溢流阀4作安全阀用,其调整压力为7。手动换向阀5用于卸荷,过滤器6的过滤精度为10,用于回油过滤,当回油压力超过0.3时系统报警,此时应更换过滤器的滤芯。 5.1.8液压系统组成及工作原理舞台升降:油泵电机启动后,双联油泵1开始工作,但大流量泵和小流量泵均处于卸荷状态。舞台上升时,电磁铁YA6得电,升降回路升压,大流量泵输出的液压油分别通过换向阀4~8再经四个液控单向阀12~15进入四个液压缸无杆腔,产生推力,克服舞台重量和导轨副摩擦推动舞台上升。因液压缸尺寸较大,舞台上升速度较慢(设计上升速度为0.02m/s),为减少液压元件的数量,保障系统的可靠性,不设置调速元件而采取由油泵和液压缸尺寸予以直接保证的设计方案;当舞台停止上升或到达最大行程时,电磁铁YA6失电,换向阀25处于左位,主回路卸压。由于液控单向阀12~15锁死,舞台停止在锁死位置;舞台下降时,电磁铁YA5、?YA6得电,系统控制回路升压,高压油进入液控单向阀12~15的先导控制阀,将液控单向阀打开,同时YA1~YA4得电,换向阀4~7接油箱,舞台依靠自重下降。下降速度可由调速阀12~15调定。同步控制:本系统四条同步支路所选用的元件型号相同、各支路输入流量相同,可以较好的保证四个伸缩式油缸的同步上升、同步下降。 平衡控制:为使四个液压缸产生相同的推力,系统中采用四个单向阀16~19将四条支路隔离开,然后用一个溢流阀20进行压力控制,保证各支路设定压力相同。 舞台:考虑到施工现场场地有限,为节约空间,提高效率,本设计中采用了双联式油泵。大流量泵用于驱动舞台升降,小流量泵用于驱动液压马达带动舞台。两种运动可以独立控制,互不干涉。油泵启动时,通过换向阀27卸压;需要控制舞台时,电磁铁YA9、YA7得电,换向阀24处于左位。高压油经阀24进入液压马达驱动其,通过马达输出轴齿轮与齿圈传递舞台以驱动力矩。若YA9、YA7得电,则马达驱动舞台反转。单向阀22、23和溢流阀26组成液压马达过载保护回路。+=(3.6+0.6)=4.2 (2)液压泵的最大供油量: 取K=1.1 则:=1.1=1.1×39.1=43 查《液压元件产品样本》手册,选用YBX-40B型限压式变量叶片泵,其技术参数为: 驱动功率:P=9.8 KW (3)确定电动机功率: 限压式变量叶片泵的驱动功率可按流量特性曲线拐点处的流量、压力值计算。一般情况下可取 :=0.8,。 则: 式中:——液压泵的总效率,查表取=0.7 ——液压泵的最大工作压力() ——液压泵的额定流量() 所以:=4.7 (KW) 查手册选择Y系列三相异步电动机,Y132M—4型,额定功率=7.5 KW 同步转速。 5.2.2 液压阀的选择 根据液压系统原理图计算液压阀在不同工况时的工作压力和最大实际流量,将计算值填入表5—1、5—2、5—3中,最后确定液压阀规格。 表5—1液压元件明细表(单层舞台的伸缩回路) 序号 名 称 型 号 规 格 实际流量/ L· 快进 慢速接近 快退 1 限压式变量叶片泵 YBX-40B 6.3 91.4 16.5 0.2~0.3 16 2 单向阀 AF2-Fa10B 6.3 100 0.2 16.5 0.2~3.2 16 3 单向节流阀 MK10G12 6.3 50 4 溢流阀 YF3-10L 4 63 5 手动换向阀 22S-H10B 31.5 100 6 过滤器 RS60×100A10CF 1 0.2 7 手动换向阀 22S-H10B 31.5 100 8 三位四通电磁换向阀 34DF3O16B-A 6.3 80 0.2 16.5 0.2~3.2 16 9 三位四通电磁换向阀 34DF3M16B-A 6.3 25 0.2 16.5 0.2~3.2 16 10 单向调速阀 QA-F10D-U 6.3 40 0.2 16.5 0.2~3.2 16 11 两位三通电磁换向阀 23DF3-6B2A 6.3 25 0.2 16.5 0.2~3.2 16 12 三位四通电磁换向阀 34DF3O6B-A 6.3 25 0.2 13 液控单向阀 YAF3-a10B 6.3 40 0.2 14 压力继电器 ST-02-B-20 0.7~7 表5—2液压元件明细表(单层舞台的升降回路) 序号 名 称 型 号 规 格 实际流量/ L· 上 升 下 降 15 三位四通电磁换向阀 34DF3M10B-A 6.3 40 0.2 25 18.8 16 单向顺序阀(作背压) AXF3-10B 0.5~6.3 63 背压时 0.3 25 18.8 17 三位四通电磁换向阀 34DF3O6B-A 6.3 25 0.2 18 液控单向阀 YAF3-a10B 6.3 40 0.2 19 调速阀 Q-8H 6.3 25~2.5 0.3 25 18.8 20 三位四通电磁换向阀 34DF3O6B-A 6.3 25 0.2 21 液控单向阀 YAF3-a10B 6.3 40 0.2 22 三位四通电磁换向阀 34DF3O6B-A 6.3 25 0.2 23 液控单向阀 YAF3-a10B 6.3 40 0.2 24 压力继电器 ST-02-B-20 0.7~7 表5—3液压元件明细表(三层舞台的升降回路) 序号 名 称 型 号 规 格 实际流量/ L· 上 升 下 降 25 三位四通电磁换向阀 34DF3O16B-A 6.3 100 0.2 80 70 26 单向顺序阀(作背压) AXF3-10B 0.5~6.3 63 背压时 0.3 39 31 27、31、33、57、42、40、 三位四通电磁换向阀 34DF3O6B-A 6.3 25 0.2 28、32、34、38、43、41 液控单向阀 YAF3-a10B 6.3 40 0.2 30、44 调速阀 Q-H20 6.3 100~10 0.3 39 31 35、47、48、45 压力继电器 ST-02-B-20 0.7~7 36 单向顺序阀 AXF3-10B 0.5~6.3 63 进油时 0.2 39 31 39 单向顺序阀(作背压) AXF3-10B 0.5~6.3 63 背压时 0.2 39 31 5.2.3蓄能器的选择 根据蓄能器在液压系统中的功用,确定其类型和主要参数。 (1)在本设计中蓄能器用来作应急能源,其有效工作容积为: = 式中:——液压缸有效工作面积(㎡) ——液压缸的行程()=1.17 ——油液损失系数,一般取=1.2 (2)气囊式蓄能器总容积的()的计算: 按等温过程计算: 式中:——充气压力(绝对压力) () ——最低工作压力, ——最高工作压力, ——有效工作容积 查产品样本手册,选用NXQ1-63/10型,公称容积63 L,公称压力。 5.2.4其它辅助元件的确定 (1)油管:取 式中: ——管道中最大流量, 查手册,根据GB/T3683-1992,采用1 型公称直径为的一层钢丝编织 的液压橡胶软管。 (2)过滤器: 吸油过滤器:查产品样本手册采用—100×80型,额定压力为:1.6, 流量:100L/min,过滤精度80。 回油过滤器:查产品样本手册采用RS60×100A10CF,额定压力为:1.0,报警压力0.25,过滤精度10。 (3)油箱容积的确定: V=(5~7)=(5~7)×58 L=(290×406)L 式中:——泵的额定排量。 5.3 液压系统的验算 液压系统初步设计是在某些估计参数的情况下进行的,当回路形式、液压系统及联接管路等完全确定后针对实际情况对所设计的系统进行各项性能分析。 5.3.1 判断流动状态 在单层舞台伸缩回路中,油管长度为2 公称直径为的一层钢丝编织的 液压橡胶软管,选用L-HM46液压油,按时计算。 流动状态为层流。 5.3.2 压力损失 沿程压力损失 : 局部压力损失 : 根据分析较小,不作详细计算。 5.3.3 局部压力损失(油液流经阀的损失) 按计算或直接查产品得到。 5.4 压力阀的调整压力及各压力继电器的调定值: 在单层舞台升降中顺序阀16起背压作用,其设定值为1 顺序阀29和39起背压作用,设定值为:3 顺序阀36控制三层舞台的顺序动作,设定值为:1 溢流阀4作安全阀用,调整压力为:7 各压力继电器的调定值为: 压力继电器14:3.6 24:1 45,35:2.5 47,48:1.5 6:0.3 6升降舞台液压系统的安装调试、使用与维护 6.1液压系统的安装 安装的基本要求: 1)方便安装及检查,便于维修或替换。 2)抑制环境噪声。(要对液压泵和液压马达采取隔振措施,在阻振器上以及所有运动/振动部件和刚性零件上使用软管,都可抑制噪声。 3)遵循油管 、软管和接头的手册说明。 4)焊接的或热弯的油管必须彻底清洗。用线)便于马达或电动机执行工作。 2)安装场所应该在灰尘小,通风条件好,受其他机器工作影响小的地方。 3)过滤器 蓄能器等需经常维护 检修的元件,要安装在易于维修的位置。 4)对系统外部的各个零部件 油箱 油管和过滤器等安置于最佳散热位置。 6.1.2 系统安装时注意事项 1.清洁度 1) 软管 油管 接头在安装前总不太干净,因而在安装前要清洗。最好用浸有煤油的皱纹纸或无丝纸清洗,然后用压缩空气吹干净。此过程应重复用这种纸、布擦干净,直到擦出完全干净的纸、布来。如果油管时热弯的或焊接的,那么它们应用盐酸浸洗,再用冷水和热水冲洗和晾干。若油管并不马上安装,那么它们应用干净的液压油浸之,并用纸、布包住,否则它们将会生锈。在没有安装部件之前,不要把包在液压泵、马达、阀门等部件上的纸去掉。车间、厂房、工具和工作服都必须尽量干净,不准有灰尘。远离火源,禁止吸烟。 2) 尽量避免油变质,即:过滤器必须清洁,尤其是活塞杆,轴和轴的油封。用于装油的工具也要清洁,装到系统中的油液必须用过滤器进行过滤。大油箱里的油通常不太干净,根据装油的情况,常常会含些水。因而在储存时应将油箱放倒,若放置在室外时,则最好倾斜放着,这样水不会在盖口处停留。 2.配管 配管时需要注意管道的热胀冷缩、管接头处的漏油与空气吸入。管道支架的间隔适当,取为2m。 橡胶软管要保持合理的弯曲半径,不允许与其他机械及管道接触,否则会在短时间内损坏。 管子与软管损坏的要及时更换。选择管子 软管 螺纹接头或法兰时,要保证压力额定值(即壁厚 材质)满足使用要求。硬管要用无缝钢管。 钢管与金属接头在安装前必须绝对清洁、不得以有污垢、锈皮、焊渣和切屑等。可以用钢丝刷、洗管器清理或者酸洗。酸洗前的管子要进行脱脂处理,酸洗之后要进行彻底漂洗。 切削之后的管子内棱应铰锥孔以免消弱连接。装配之后管子不得再行电焊或气焊,因为无法清理。软管应该多弯几次以便释放任何滞留的脏东西。 弯管前管材要退火,以防止弯管时起皱或变扁。要准确弯管,使管子不经弹性变形即可到位。 法兰必须在安装面上配合平整,并用长度合适的螺钉紧固。螺纹接头安装之前应检查螺纹上有无金属毛刺。 如果导管要放置一段时间,应该堵住管口以防止异物进入。但不得用破布或其它东西堵住管口,因为这只会带来污染问题,应该用尺寸合适的封帽。 3.加油 油桶要卧式存放,并尽可能在室内或棚内存放。打开油桶前,应彻底清理桶顶及桶口,防止泥土和其他外界污染物进入油液。 只准用清洁的容器、软管等从油桶向油箱输送油液。推荐使用带有过滤器的输油泵。有时在新液压油中也发现污染物,因此应通过便携式过滤机给工作着的液压系统充油。当便携式过滤机的软管接入油箱时,要把接头擦拭干净,以防止泥土或其他杂质进入系统。 4.冲洗 冲洗之前应取下精密的系统元件或空心件。从被冲洗的主管路上拆下系统滤芯。 冲洗流量应为系统预期流量的2~2.5倍。如果可能的话,使用热冲洗液。每次只冲洗一个支路,从最靠近冲洗泵的回路开始,依次向下游推进。这可能要在系统中增设截止阀,以实现这种方案。 不能用系统泵作为冲洗泵。在冲洗系统中应使用容量与所用流量匹配的冲洗过滤器。过滤精度应尽可能髙,不得低于推荐的系统过滤精度。 冲洗油箱以避免污染物滞留在系统油箱中。 建立油液取取样计划以检查污染度,从而确定何时结束冲洗过程。冲洗之后,采取一切措施防止在重装工件元件时滞入污染物。 用尽可能大的流速进行冲洗,以便清除管接头处的污染物,清洗压力一般为1~3MPa。清洗结束后要清除管道和油箱壁上附着的清洗液。 6.1.3 系统的安装方法 1.安装油管 1)吸油管不应漏气,各接头处要紧牢并密封好。 2)吸油管道上一般应设置过滤器。 3)回油管应插入油箱的液面下,防止飞溅泡沫和混入空气。 4)电磁换向阀内的泄漏油液,应单独设回油管,这样可以防止泄漏回油时产生背压,避免阻碍阀芯的运动。 5)溢流阀回油口不许与液压泵的入口相接。 6)全路管路应进行两次安装,第一次试装,第二次正式安装。试装后,拆下油 管,用20℅的硫酸或盐酸溶液进行清洗,再用10%的苏打水中和,最后用温水清洗 ,待干燥后涂油进行二次安装。注意安装时不得有沙子和氧化皮等。 2.安装液压元件 1)液压元件安装前,要用煤油清洗,自制的重要元件应进行密封和耐压试验 ,液压压力可取工作压力的2倍,或取最高使用压力的1.5倍。试验时要分级进行,不要一下子就升到试验压力,每升一级检查一次。 2)方向控制阀应保证轴线)板式元件安装时,要检查进出口的密封圈是否合乎要求,安装前密封圈应 突出装平面,保证安装后有一定的压缩量,以防泄漏。 4)板式元件安装时,固定螺钉的预紧力要均匀,使元件的安装平面与元件底板 平面能很好的接触。 3.安装液压泵 1)液压泵的传动轴与电动机驱动同轴度误差应小于Φ0.1mm, 一般采用挠性连轴器连接。 2)液压泵的旋转方向和进出油口应按要求安装。 3)液压泵的吸油高度要小于0.5m。 6.1.4 系统典型部件的安装 1.油箱的安装 油箱的安装位置可能影响整个液压系统的性能,必须认真对待,下面是油箱安 装的有关原则。 1)不要将油箱安装在地坑内。地坑的通风条件差,工作产生的热量若不能很 好散发,就会引起系统故障,而且安放在地坑内还使维护困难。 2)不要将油箱紧靠墙放置,因为这样会使空气循环受阻。要使油箱保持容易 接近,不允许周围乱放其它物品。 3)不要忘记避开热源,如热处理设备和热轧机,因液压系统本身就发热严重 不要再添加额外热源。 4)尽量使油箱靠近应用它的设备,可以减少执行元件相应需要的时间。 5)不要将安装在底层的油箱去操作一台安装上层的机器,因为这样安装,在 泵停止工作后,油泵中大量的油会倒流,使油溢出油箱。这种安装形式,即使装 了单向阀也会有麻烦。要保持油箱液面在控制范围内。如果可以避免的话,不要 将油箱暴露在低温环境中。 6)如果必须安装在寒冷的地方,请安装温度控制加热器。 2.蓄能器的安装 1)蓄能器应就近安装对其服务的缸 马达 泵等元件附件,但不能妨碍巡回操 作,还要便于检查 维修,要远离热源。 2)装在管路上的蓄能器承受着油压压力的作用,因此,必须有牢固的安装装 置,防止蓄能器从固定位置脱开,引起事故,但不能用焊接的方法来固定。 3)用于吸收液压冲击,压力脉动和降低噪声的蓄能器,应尽可能靠近振源处。 4)使用液压泵的系统与液压泵之间应安装单向阀,以防止液压泵停车时,蓄 能器的压力油倒流而使液压泵反转。 5)蓄能器与系统管路之间应安装截止阀,以供充气 检查 维修使用。 3.液压泵的安装 液压缸的工程机械中的安装应考虑到它是直接拖动负载的装置,即考虑到它 与负载小、性质和方向有关,在安装时必须注意如下问题: 连接的机座必须有足够的刚度。如果机座不牢固,在加压时,缸筒将呈弓形向 上翘起,致使活塞杆弯曲或折损。 6.2 液压系统的调试 6.2.1调试的目的 1)从设计 制造和使用的角度验证所定的方案,所设计和选择的液压元件是否 合理,是否符合主机所要求的工作性能。 2)确定液压传动装置以及元件的改进方向。 3)判断在设计液压系统时所采用的计算方法及原理是否合理,以便改进。 6.2.2调试的步骤 1)开箱验收,清点到货内容是否与装相单相符,部件 附件 随机工具和文件是 否齐全,目测检查有无运输中的损坏或污染。 2)把主机和分总成安装定位,并进行必要的找正和固定。 3)连接机器中的液压执行器。冲洗较长的管子和软管。 4)检查电源电压,然后连接动力线和控制线。根据需要连接 冷却水源。检 查泵的旋转方向是否正确。 5)用规定的油液灌注油箱。用油正确,尤其油液粘度适当,乃是系统无故障工作的关键所在。要特别注意粘度。加油不要超过最高液面标准。 6)根据需要给泵壳体注油。打开吸油管截止阀。 7)先把压力控制阀 流量控制阀和变量泵的压力调节器调整到低设定值。方向控制阀置于中立位置。 8)蓄能器应充气到充气压力。按绝对压力计算时,用于能量存储的蓄能器的充气压力应为系统最低工作压力的0.8~0.9,但不要低于系统最高工作压力的25%;用于吸收压力冲击和脉动的蓄能器的充气压力应为蓄能器回路额定压力的0.5~0.8。 9)电动驱动电动机或内燃机怠速,检查旋转方向。 10)在可能的最高点给液压系统放气。旋转放气塞或管接头。操作换向阀并使执行器伸出缩回若干次。慢慢加大负载,提高压力阀的设定值。当油箱中不再有泡沫执行器不再爬行 系统不再有异常噪声时,即充气良好,旋转放气阀。 11)在管路内充满油液而所有执行器都外伸的条件下,补油至油箱最低液面标志。 12)进行机器跑合。逐渐提高设定值。使机器满载运行几小时,监测稳态工作温度。 13)重新拧紧螺栓和接头以防泄漏。 14)清理或更新滤芯。 6.2.3调试的主要内容 1.外观检查 外观检查的目的是对影响系统正常可靠的外观因素设计和安装质量的一般性 初步检查,以求及早发现并予以纠正。主要内容有: 1)液压缸 泵 阀等液压元件的连接及主机相应部件的安装是否正确可靠。 2)系统中各液压元件 管道和接头的位置是否便于安装 调试 检查和修理。 3)油箱中的液面高度,油箱结构和工作油液的种类是否符合要求。 4)检查系统工作状态的测试仪表如压力表转速计及防尘 5)防污染等有关装置是否具备和完好。 2.空载试验 空载试验的作用是使整个液压系统载无工作负载的条件下运转,全面检查液压系统的各部分回路和控制调节装置的工作是否正常可靠,工作循环是否符合要求,同时也为进行负载试验做准备。空载试验的步骤: 1)将系统置于“停止”(或“卸荷”)位置,使液压泵按卸荷回路工作,启动液压泵。此时,检查液压泵油管中的压力表指针是否稳定地处于“ 0”位或指出相应地压力;液压系统各部分不应出现刺耳地噪声;油箱中油箱地表面不应有表明系统中吸入空气的泡沫。 2)将系统置于启动位置,使机器的工作部件以最大行程往复运动,其目的是:排除寄存在液压系统中的空气;检查所有的安全保护装置(如安全阀压力继电器)工作的正确性和可靠性,检查的方法可以是使机器的工作部件以慢速移动顶在刚性挡块上(或其它方式),通过观察相应的管路中的压力表,以保证安全保护装置的压力下可靠的工作;检查液压系统各部分有无外部泄漏。 3)按设计要求实现机器工作部件空载运行,以检查机器工作部件按规定的工作循环相互协调动作的正确性。此时,检查的主要内容是:自动工作循环中所有动作顺序的正确性和连续性;工作循环中执行元件行程距离的正确性;各种互所装置的可靠性;执行元件的最高速度,启动,换向和速度换接时的运动平稳性;不应有爬行跳动和冲击现象;在液压系统连续地空载运转一段时间后,检查工作油温的温升,不应超过规定值;在执行元件作执行运动的全部行程内,观察工作油路中的压力表读数的稳定性,以检查机器各部件的制造装配质量。确信液压系统和所有的液压机构能不间断 正常和可靠地工作后,即可进行负载试验。 3.负载试验 负载试验地目的是:检验最大地负载压力检查消耗功率检查整个液压系统和部 件在负载条件下工作的稳定性和使用的可靠性。 试验的负载条件,应调整到与机器的实际工作条件相符合。根据压力表的读数检验负载压力。按照前述的空载试验的步骤和主要内容,检查在负载条件下,机器工作机构的动作(或自动工作循环)的正确性和可靠性。 在负载条件下,检验运动速度及其稳定性。在液压系统的负载试验过程中,应注意液压部件和油箱中的温升,不应超过规定。 表6-1 液压系统的调整 调 整 参 数 被调节的元件 调整范围及要求 液压泵的工作压力 液压泵的安全阀 要比执行元件的工作压力大10%~20% 快速行程时的压力 液压泵的安全阀 要比快速行程所需的实际压力大15%~20% 次级工作压力 减压阀 应满足工作机构的要求 压力继电器的工作压力 压力继电器的弹簧 低于工作压力0.3~0.5MPa 卸荷压力 安全阀和卸荷阀 卸荷压力应小于0.1~0.2MPa 执行元件换向或换接顺序 行程开关 导阀或换向阀 挡块和撞块 换接顺序及其精度应满足工作部件的要求 工作部件的运动速度及其平稳性 节流阀 变量泵或液压马达 压板和密封装置 负载速度降低不应超过10%~20% 4.动态试验 液压系统的主要参数在工作过程中是不断变化的,起动,换向和卸压等工况都会使系统参数发生变化,是影响液压系统工作性能的重要因素。动态试验的项目有: 1)执行元件换向过渡过程的试验 研究及曲线)液压系统自激振动的试验 研究及曲线)液压系统动态刚度的试验确定及曲线使用维修时的注意事项 1.安全性 (1)停机程序 降低悬置的负载或对其进行机械支撑 释放系统压力 释放蓄能器中的压力油 释放增压器两端的压力油 切断电气控制系统 切断电源 (2)重新启动程序 排除失效根源 如果元件失效或更换期间污染物进入系统,则根据需要清理或冲洗系统 确认元件正确无误 确定液压连接正确无误 确定电气连接正确无误 把可调元件调至安全状态 给泵及马达壳体灌油 根据需要给系统加油和放气 解除安全性连锁保护 鸣警铃或通知所有在场人员系统即将重新启动 起动系统 2.清洁性 在检查和维修时要关心清洁度。维修液压系统时,必须竭尽权全力注意绝对清洁的条件,因为污染物是液压系统最危险的敌人。在拆洗液压部件前,应清洁该部件以及附近环境。不允许在室外拆除液压部件,而应在一个密封的车间内。使用必要的工具,专用设备,由有经验的人员进行。不得在维修液压系统的场所进行打磨与焊接作业。清理油箱时不准使用棉丝和破布。向系统注油必须经过过滤器。欧洲杯, 3.更换元件 元件型号必须正确无误。如找不到同样型号的元件而需用类似元件取代时,要注意功能 参数和连接尺寸等是否一致,还要注意安装位置 环境温度和工作电压等。旧密封圈必须更换,不准二次使用。 4.涂漆 涂漆或刷漆时,尤其时使用硝基漆时,应把所有挠性密封件 安装座 轴承 销轴电镀件、导轨件和标牌等遮起来。 5.蓄能器 在装有蓄能器的液压系统上进行任何作业之前,必须先卸掉系统压力。蓄能器 壳体上不准焊接和加工。 7液压系统污染的控制 7.1污染的控制 7.1.1污染物种类和来源 液压系统的污染物是液压系统油液中存在的一切对系统有危害作用的物质。它包括 固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物、静电、热能、磁场和放射性物质等。污染物的来源各不相同,但总体来说,可分为系统内部残留、内部生成和外部浸入三种,见下表 表7-1 污染物的种类和来源 种类 来源 举例说明 固体颗粒 系统内部残留 制造或装配过程中残留于系统内部的切屑、焊渣、型砂 系统内部生成 元件运动副间摩擦生成的磨屑、内表面锈蚀生成的锈片 系统外部侵入 从油箱吸油口或液压缸活塞杆伸出端进入的尘埃 水 系统内部残留 制造或装配过程中残留于系统内部的水 系统内部生成 溶解于溶液中的水在低温下转化为非溶解水 系统外部侵入 与油箱液面接触的空气中的水蒸气溶解于油液中 冷却器泄漏时,进入油液中的水 空气 系统内部残留 液压系统初始运行时,未将空气排尽 系统内部生成 溶解在油液中的空气在低压下释放出来 系统外部侵入 当系统内压力低于大气压时,吸入的空气 油液中的油液搅动剧烈,生成气泡被吸入系统 化学物质 系统内部残留 制造或装配过程中残留于系统内部的溶剂 系统内部生成 油液气化和分解产生的化学物质 系统外部侵入 元件或系统维修时进入的表面活性剂 微生物 系统内部生成 在油液含有非溶解水的条件下,滋生和繁殖的霉菌等 静电 系统内部生成 油液高速流动时产生静电 热能 系统内部生成 油液高速流动时产生热量 系统外部侵入 环境温度过高 磁场 系统外部生成 环境中有强磁场 放射性物质 系统外部侵入 环境中有射源 7.1.2油液污染的控制 污染物对液压系统的危害是十分巨大的。据统计,液压系统75℅以上的故障是由于油液及其污染造成的。固体颗粒是液压系统中最主要的污染物,液压系统污染故障中的三分之二都是由固体颗粒引起的。下表给出了各种污染物的危害。 表7-2 污染物的危害 种类 危害 举例说明 固体颗粒 元件的污染磨损 磨损元件的运动副表面,降低元件的工作性能 元件的污染卡紧 电磁阀间隙进入污染物,使阀动作缓慢或失灵 元件的污染堵塞 元件的功能性小孔被堵塞,使元件的功能失效 油液的劣化变质 金属颗粒的存在,使油液的酸值迅速升高 水 腐蚀 腐蚀金属表面,生成的锈片进一步污染油液 加速油液劣化 与金属颗粒共同作用,使油液氧化速度急剧加快 与添加剂产生作用产生沉淀物、胶质等 低温结冰 低温时,自由水变成冰粒,堵塞元件的间隙和小孔 空气 气蚀 破坏元件表面 空气 降低弹性模量 降低油液体积弹性模量,使系统相应缓慢 加速油液劣化 加速油液氧化变质 化学物质 腐蚀 与水反应形成酸,腐蚀金属表面 洗涤 将附着于金属表面的污染物洗涤到 油液中 微生物 油液的劣化变质 引起油液变质,降低油液润滑性能 静电 危害安全 静电与油蒸汽作用可引起爆炸和火灾 腐蚀 引起元件的电流腐蚀 热能 改变油液性能 降低油液粘度 油液的劣化变质 加速油液氧化 加速元件老化 加速密封件老化 磁场 吸附颗粒 将油液中铁磁性颗粒吸附在间隙内,引起磨损和卡紧 放射性物质 加速油液劣化 加速油液的劣化变质 7.2泄漏控制 产生外部泄漏的主要部位有:元件和集成块之间的固定连接面,管接头的螺纹连接处,液压缸的滑动面,轴伸的转动部位,阀孔和阀芯的间隙,这些易漏的连接部位,必须认线 液压装置外泄漏的主要部位及原因 泄漏部位 原 因 管 接 头 管接头的类型与使用条件不符,接头的加工质量差,不起密封作用;接头装配不良;接头密封圈老化或破损;机械振动 压力脉动等原因引起接头松动 不承受压力负载的固定接合面 接合面的表面粗糙度和平面度过大;由各种原因引起的零件变形使两表面不能全面接触;密封垫硬化或破损使密封失效;装配时接合面上有沙尘等杂质;被密封的容腔内有压力 承受压力负载的固定接合面 接合面粗糙不平;紧固螺栓的拧紧力矩不够,或各螺钉拧紧的力矩不等;密封圈失效;接合表面翘起变形;密封圈压缩量不够等 轴向滑动表面密封处 密封圈的材料或结构类型与使用条件不符;密封圈老化或破损;轴表面粗糙或滑伤;密封圈安装不当等 转轴密封处 转轴表面粗糙或滑伤;油封材料或形式与使用条件不符;有风老化或破损;油封与轴偏心量过大或转轴摆振过大等 1.控制泄漏 控制泄漏主要靠密封装置,靠密封装置的正确设计和正确使用,靠密封装置有效的发挥作用。为了防止泄漏,应注意以下几点: 1)密封部位的沟槽面的加工尺寸和精度 表面粗糙度应严格符合规范要求,这是保证密封起作用 杜绝外泄漏的基本条件。 2)装配时应十分重视各密封部位及密封圈的清洁度,并按规定方法进行正确的安装,防止密封圈在装配时发生破损。 3)各种管道连接件是产生泄漏的主要部位。因此,设计时应尽量减少管接头等连接部位的数量,可以减少泄漏的可能性。采用集成化的液压阀和阀块来组成系统,是简化管路布置,减少连接件的有效方法。 4)设计时应根据使用条件,正确选用接头和密封的类型 确定密封圈的材料 合理设计密封沟槽的尺寸 规定恰当的加工要求,是保证密封有效的前提,必须认线.液压系统泄漏的排除方法 表7-4 液压系统泄漏分析及排除方法 管 接 头 泄 漏 故 障 源 排 除 方 法 接头未拧紧 拧紧管接头 锥形管螺纹部分热膨胀 热态下重新拧紧 振头松动 如接头 螺母未拧紧则重新拧紧 组合垫圈损坏 更换 液压冲击 如接头无裂纹则重新拧紧;带蓄能器的系统,应对蓄能器重新充气;采用缓冲阀等缓冲元件 管接头螺纹(接头或螺帽)尺寸过松 检查尺寸,重新更换 米制细牙螺纹的管接头拧入锥牙孔中 更换,并用锥形管接头加密封带拧紧 螺纹或螺孔在安装前磨损,弄脏或损坏 用丝锥或板牙重新修整螺纹或螺孔 锥形管接头拧得太紧使螺纹空口裂开 更换零件 静 密 封 泄 漏 密封件挤压或被挤压 更换密封件,并检查: (1)密封面是否平整 (2)初始紧固力矩是否平整 (3)压力脉动是否过大 (4)正常工作压力如超过10MPa要加挡圈 动 密 封 泄 漏 密封件严重磨损 更换密封件,并检查: (1)密封面是否太粗糙 (2)密封件得材料或硬度有否搞错 密封件太硬或O形圈已有过量永久变形 更换密封件,并检查: (1)系统油温是否过高 (2)密封件得材料,硬度是否选择得恰当 密封接触面有伤痕 毛刺或有小槽 修正密封接触面,消除痕迹,修去毛刺 密封面在安装时被切伤 密封槽边倒角,修毛刺,安装密封圈时要涂润滑油或油脂,如密封圈必须通过尖槽或尖锐得螺纹,要采用保护垫片或保护套 轴磨损 检查表面硬度是否过低,更换密封件后,在轴上加经淬火得轴套,如不行要换轴 动 密 封 泄 漏 轴表面粗糙 抛光轴表面 轴损坏 换轴 密封面上有粘胶和油漆 用细纱布擦净。在装配和油漆时将轴遮盖好 密封唇割破或撕裂 更换动密封件。安装时用润滑油润滑密封面和轴。经过键槽 花键和尖槽时,要使用套筒 密封唇弹簧损坏 要换旋转轴唇形密封圈,并检查;选用得旋转轴唇形密封圈尺寸是否合适,要避免密封唇和弹簧过分拉直 旋转轴唇形密封圈安装孔与轴得同轴度过大 进行校准,或更换有关零件 4.出厂试验 液压系统总成出场之前,至少要进行清洁度检查 耐压试验 功能试验。功能试验包括泵运行功能试验,回路功能试验 噪声试验,见下表: 表7-5 液压系统出厂试验 试验项目 试 验 方 法 技 术 要 求 清洁度试验 取样试验,用颗粒计数法 按系统要求不高于16/13~20/17MPa 耐压试验和密封试验 工作压力≤16MPa时,试验压力取为工作压力的1.5倍。工作压力超过16MPa但≤25MPa时,试验压力取为1.25倍。工作压力超过25MPa但≤31.5MPa时试验压力取为1.15MPa时试验压力取为1.15倍。逐步升压到试验压力,保压10min 所有焊缝和接合面无渗漏,管道无永久变形 功能试验 1.泵运行功能试验 起动平稳,无异常噪声和发热,变量机构调节功能达到要求 2.回路功能试验 操作各个阀,检查各回路功能 各阀在要求的设定范围内重复试验3次,如某阀有一次失误,排除故障后重复试验6次 回路功能 应符合各级要求 阀功能无误 3.液位控制和报警 油温控制和报警 压力继电器及其它传感器 动作和信号符合设计要求 4.噪声试验 符合技术协议书或设计要求 下表为液压系统在主机上进行指定的试验。 表7-5 自主机上试验 试验项目 说 明 噪声 在额定工况下运行时,设备的最高声压级级在离设备外科1m和离地面1.5m的高度上的任何点处不得超过84dB(A)。可根据本底噪声来修正实测值 泄漏 进行试验期间,除未成滴的轻微沾湿外,不得有可测的外泄漏 温度 进行试验期间,在油箱中最靠近泵吸油口处测量并记录油液温度,测量并记录环境温度 功率消耗 至少在一个完整的机器循环中测量平均功率消耗和功率因数。测量并记录尖峰功率需求和最低功率因数 温度控制 采用主动温度控制时,应在油箱中最靠近泵吸油口处测量并记录超过冷却介质温度的液压油液的温升。还应在规定的水压和冷却器压降下测量并记录冷却介质平均消耗量 污染分析 进行试验期间应定期提取液压油液样品进行颗粒污染分析并应符合规定的清洁度等级 7.3泄漏控制 该舞台机械传动装置比较简单,只要定期对齿轮副和导轨副进行润滑,防止异物进入,可以保证很高的可靠性。而液压系统相对比较复杂,影响其正常运转因素也多,因此对液压系统进行主动保养和预防性维护,可以使液压旋转升降舞台保持良好的技术状态。旋转升降舞台液压控制元件与电气元件工作环境比较恶劣,主动保养和预防性维护的重点是这些元器件的可靠性。应经常性地检查换向阀电磁铁的工作状态及阀芯滑动是否灵活,及时消除阻滞现象。定期清理周围环境中铁屑等杂物,防止控制阀阀芯被卡死。要检查电气元件是否存在短路等隐患,清扫灰尘,去除油污,保障电气元件正常工作。滤油器滤芯在工作250h后,应进行检查,进行清洗或更换。液压油箱应每隔3个月从底部放油口清除水分和杂质一次,并每隔一年(或工作满2000h)更换全部液压油。液压升降舞台经过近两年的运行,性能稳定。期间出现过一次小故障,故障形式表现为泵启动后明显听到异常声响,舞台升降不灵活。操作上升按扭后,有时出现舞台无反应,有时经过较长时间后可以上升,但速度极慢。下降时出现同样故障,且伴有舞台抖动现象。我们分析,造成异响这种现象的原因可能是油泵吸真空或柱塞泵内部件损坏所致。但柱塞泵工作时间并不长,问题最有可能发生在油泵吸油不足方面。而油泵吸油不足可能是吸油管过滤器堵塞或者吸油管漏气导致供油不充分。考虑液压系统安装空间狭小,拆开油箱检查比较困难,我们将液压阀27的进油软管拆开,启动电机后发现油液间断性喷出,随后停止排油。油箱油量指示正常,拆开油箱后仔细观察吸油管无异常现象。果断更换过滤器,试运行排油正常,操作舞台上升按钮,舞台能正常上升,但舞台下降时依旧不能正常完成动作。凭经验判断产生这种故障的原因最有可能发生在换向阀4~7和调速阀8~11中。在舞台下降时依此推动换向阀4~7的推杆,发现推动换向阀6的推杆时,舞台能正常下降。检查换向阀6电磁铁线圈,发现接线头出现松动造成接触不良。紧固接线螺钉,故障排除。前 言 1 1绪论 3 1.1液压传动发展概况 3 1.2液压技术的应用与特点 4 1.2.1液压技术的应用 4 1.2.2液压传动的特点 6 1.2.3液压系统的组成 6 2液压升降舞台结构分析与设计 8 2.1 升降舞台简介 8 2.2 升降舞台投影图 9 2.3液压升降舞台的方案的确定 10 2.3.1升降舞台液压系统 10 2.3.2 常用升降机构比较 10 2.3.3 升降台机构形式 11 2.3.4 台面结构 12 3单层升降舞台液压系统的设计计算(左侧) 13 3.1单层升降舞台水平运动部分设计 13 3.1.1 确定液压系统的工作要求 13 3.1.2 分析液压系统的工况 13 3.2单层升降舞台垂直部分的设计 14 3.2.1确定液压系统的工作要求 14 3.2.2 分析液压系统的工况 15 3.3确定液压缸的主要参数 15 3.4 拟定液压系统原理图 18 3.5 选择液压元件 19 3.6 液压系统性能的验算 21 3.6.1 系统压力损失计算 21 3.6.2 系统发热及温升计算 25 4升降舞台三层液压系统的设计计算 29 4.1确定液压系统的工作要求 29 4.2 分析液压系统的工况 29 4.3确定液压缸的主要参数 29 4.4 拟定液压系统原理图 32 4.5 选择液压元件 32 4.6 液压系统性能验算 34 5液压系统的设计与分析 38 5.1液压回路的选择 38 5.1.1 确定供油方式 38 5.1.2 确定调速方法 38 5.1.3速度换接回路的选择 38 5.1.4换向回路的选择 39 5.1.5压力控制回路的选择 39 5.1.6其他回路的分析与选择 39 5.1.7 舞台升降液压系统工作原理 41 5.1.8液压系统组成及工作原理 41 5.2 液压元件的选择 42 5.2.1 液压泵的选择 42 5.2.2 液压阀的选择 43 5.2.3蓄能器的选择 47 5.2.4其它辅助元件的确定 47 5.3 液压系统的验算 48 5.3.1 判断流动状态 48 5.3.2 压力损失 49 5.3.3 局部压力损失(油液流经阀的损失) 49 5.4 压力阀的调整压力及各压力继电器的调定值: 49 6升降舞台液压系统的安装调试、使用与维护 51 6.1液压系统的安装 51 6.1.1系统安装前注意事项 51 6.1.2 系统安装时注意事项 51 6.1.3 系统的安装方法 53 6.1.4 系统典型部件的安装 54 6.2 液压系统的调试 56 6.2.1调试的目的 56 6.2.2调试的步骤 56 6.2.3调试的主要内容 57 6.3使用维修时的注意事项 59 7液压系统污染的控制 62 7.1污染的控制 62 7.1.1污染物种类和来源 62 7.1.2油液污染的控制 63 7.2泄漏控制 64 7.3泄漏控制 67 8结束语 69 致 谢 71 参 考 书 目 72 09/20 11:46 102机体齿飞面孔双卧多轴组合机床及CAD设计 09/08 20:02 3kN微型装载机设计 09/20 15:09 45T旋挖钻机变幅机构液压缸设计 08/30 15:32 5吨卷扬机设计 10/30 17:12 C620轴拨杆的工艺规程及钻2-Φ16孔的钻床夹具设计 09/21 13:39 CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计831003 08/30 15:37 CPU风扇后盖的注塑模具设计 09/20 16:19 GDC956160工业对辊成型机设计 08/30 15:45 LS型螺旋输送机的设计 10/07 23:43 LS型螺旋输送机设计 09/20 16:23 P-90B型耙斗式装载机设计 09/08 20:17 PE10自行车无级变速器设计 10/07 09:23 话机机座下壳模具的设计与制造 09/08 20:20 T108吨自卸车拐轴的断裂原因分析及优化设计 09/21 13:39 X-Y型数控铣床工作台的设计 09/08 20:25 YD5141SYZ后压缩式垃圾车的上装箱体设计 10/07 09:20 ZH1115W柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及左主轴箱设计 09/21 15:34 ZXT-06型多臂机凸轮轴加工工艺及工

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